电流镜校正电路及电流镜校正方法与流程

本发明与电源转换有关，尤其是关于一种应用于脉宽调变控制器的电流镜校正电路及电流镜校正方法。

背景技术：

在直流-直流转换控制技术中，为了避免负载(loadline)由轻载切换至重载(亦即抽载)时，瞬间的大电流造成负载毁损，已知的直流-直流转换控制器通常会提供负载掉压(loadlinedroop)功能。

已知的直流-直流转换控制器通过内部设置的电流镜并可通过电流镜复制输入电流，以产生与输入电流相同或相关的镜像电流来提供其所需的负载掉压。

然而，一旦直流-直流转换控制器内部的电流镜出现误差而输出错误的镜像电流，将会导致负载掉压所提供的压降有误，使得直流-直流转换控制器的输出产生误差。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提出一种电流镜校正电路及电流镜校正方法，以有效解决现有技术所遭遇到的上述问题。

依据本发明的一具体实施例为一种电流镜校正电路。在此实施例中，电流镜校正电路耦接脉宽调变控制器的误差放大器。电流镜校正电路包括第一电压产生单元、第二电压产生单元、第三预设电压、校正单元及电流镜电路。第一电压产生单元在初始期间提供第一预设电压。第二电压产生单元在初始期间提供第二预设电压。电流镜电路包括第一电流单元与第二电流单元。第一电流单元接收原始电流。第二电流单元产生与原始电流具有比例关系的镜像电流。第一电流单元具有第一节点与第二节点。第二电流单元具有第三节点与第四节点。第一节点耦接第一电压产生单元。第二节点耦接第三预设电压。第三节点耦接第二电压产生单元与校正单元。第四节点耦接校正单元与误差放大器的一输入端。

在一实施例中，校正单元比较第三预设电压与第四节点上的参考电压，并调整参考电压等于第三预设电压。

在一实施例中，第一预设电压等于第二预设电压。

在一实施例中，电流镜电路包括第一电阻，且第一电阻位于第一节点与第二节点之间。

在一实施例中，电流镜电路包括内部参数设定单元，且内部参数设定单元位于第三节点与第四节点之间。

在一实施例中，第一电压产生单元依据致能信号提供第一预设电压，当致能信号禁能时，第一电压产生单元停止提供第一预设电压。

在一实施例中，第二电压产生单元依据致能信号提供第二预设电压，当致能信号禁能时，第二电压产生单元停止提供第二预设电压。

依据本发明的另一具体实施例为一种电流镜校正方法。在此实施例中，电流镜校正方法用以校正电流镜电路。电流镜电路耦接脉宽调变控制器的误差放大器。电流镜电路包括第一电流单元与第二电流单元。第一电流单元具有第一节点与第二节点。第二电流单元具有第三节点与第四节点。第四节点耦接误差放大器的输入端。电流镜校正方法包括：在初始期间，分别提供第一预设电压、第二预设电压与第三预设电压至第一节点、第三节点与第二节点；当第一电流单元接收到原始电流时，第二电流单元产生与原始电流具有比例关系的镜像电流，且镜像电流流经第三节点与第四节点；以及比较第三预设电压与第四节点上的参考电压，并调整参考电压等于第三预设电压。

于一实施例中，第一预设电压等于第二预设电压。

于一实施例中，电流镜电路还包括第一电阻及内部参数设定单元，第一电阻位于第一节点与第二节点之间且内部参数设定单元位于第三节点与第四节点之间。

相较于现有技术，依据本发明的电流镜校正电路及电流镜校正方法于ic初始期间在电流镜电路的输入端(亦即第一电流单元)产生参考电压(亦即第三预设电压vref)与参考电流(亦即原始电流i0)并在电流镜电路的输出端(亦即第二电流单元)产生输出电压(亦即参考电压veap)与输出电流(亦即镜像电流idrp)，并依据输出电压(亦即参考电压veap)与参考电压(亦即第三预设电压vref)的比较结果控制补偿单元中的一组电流源进行抽/灌电流的动作，直至输出电压(亦即参考电压veap)等于参考电压(亦即第三预设电压vref)为止，由以有效消除电流镜电路所造成的误差，避免提供错误的输出电压(亦即参考电压veap)给脉宽调变控制器的误差放大器。

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附附图得到进一步的了解。

附图说明

图1示出依据本发明的一具体实施例中的电流镜校正电路应用于脉宽调变控制器2的示意图。

图2示出在初始期间，比较器230的两输入端分别接收参考电压veap与第三预设电压vref且补偿单元232的第五开关sw5与第六开关sw6分别耦接第二预设电压vtrm与参考电压veap的示意图。

图3示出致能信号s1、直流转交流电压vdac、电流输出接脚imon的电压、第三预设电压vref、参考电压veap及斜率slp的时序图。

图4示出依据本发明的另一具体实施例中的电流镜校正方法的流程图。

主要元件符号说明：

1～2：脉宽调变控制器

ea：误差放大器

21：第一电压产生单元

22：第二电压产生单元

23：校正单元

24：电流镜电路

210：开关单元

230：比较器

232：补偿单元

241：第一电流单元

242：第二电流单元

vf1～vf2：电压随耦器

csp1/csn1：第一电流感测接脚

csp2/csn2：第二电流感测接脚

imon：电流输出接脚

refout：输出参考接脚

prog：参数设定接脚

cs1～cs4：电流源

sa1～sa2：电流感测放大器

cu1：第一电流感测单元

cu2：第二电流感测单元

n1～n4：第一节点～第四节点

sw1～sw6：开关

adc：参数设定单元

fcs：设定电流源

ntc：热敏电阻

rimon：电阻

c：电容

+：正输入端

－：负输入端

f、j、h：输出端

vtrm：第一预设电压、第二预设电压

vref：第三预设电压

veap：参考电压

com：比较结果

s1：致能信号

r1、r：电阻

rdrp：内部参数设定单元

rdrp’：外部设定电阻

vdrp：压差

i0：原始电流

idrp：镜像电流

cm：电流镜

k：设定信号

isen：感测电流

vset：设定电压

vdac：直流转交流电压

t1～t7：时间

s10～s14：步骤

具体实施方式

现在将详细参考本发明的示范性实施例，并在附图中说明所述示范性实施例的实例。在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

依据本发明的一具体实施例为一种电流镜校正电路。请参照图1，图1示出此实施例中的电流镜校正电路应用于脉宽调变控制器的示意图。

如图1所示，脉宽调变控制器2可包括误差放大器ea、参数设定接脚prog、电流输出接脚imon、输出参考接脚refout、第一电流感测接脚csp1/csn1、第二电流感测接脚csp2/csn2、第一电流感测单元cu1、第二电流感测单元cu2、参数设定单元adc及设定电流源fcs。

第一电流感测单元cu1耦接电流感测接脚csp1、csn1及电流输出接脚imon，第二电流感测单元cu2耦接电流感测接脚csp2、csn2及电流输出接脚imon，用以在脉宽调变控制器2工作期间加总各相输出电流并于电流输出接脚imon输出加总电流。电流输出接脚imon与输出参考接脚refout可外接热敏电阻ntc(例如负温度系数热敏电阻，但不以此为限)，由以对电流输出接脚imon所输出的加总电流提供温度补偿功能。电流输出接脚imon还可通过串接的电阻rimon及电容c接地，以滤除噪声。

参数设定单元adc耦接参数设定接脚prog；设定电流源fcs耦接至参数设定单元adc与参数设定接脚prog之间。参数设定接脚prog可外接外部参数设定单元rdrp’(例如外部电阻，但不以此为限)且可通过外部参数设定单元rdrp’接地并进行参数设定。在ic初始期间，设定电流源fcs施加感测电流isen于参数设定接脚prog上，并搭配外部设定电阻rdrp’于参数设定接脚prog产生设定电压vset。参数设定单元adc根据设定电压vset产生设定信号k，用以调整电流镜的放大倍率。需说明的是，当ic开始运作后，设定信号k维持设定不变。设定电流源fcs、参数设定单元adc及外部参数设定单元rdrp’即不再作用。

在此实施例中，电流镜校正电路包括第一电压产生单元21、第二电压产生单元22、校正单元23、电流镜电路24及电压随耦器vf2。第一电压产生单元21分别耦接电流输出接脚imon、第一电流感测单元cu1、第二电流感测单元cu2、电流镜电路24与第一预设电压vtrm，用以在初始期间提供第一预设电压vtrm；第二电压产生单元22分别耦接电流镜电路24、第二预设电压vtrm与直流转交流电压vdac，用以在初始期间提供第二预设电压vtrm，且第二预设电压vtrm等于第一预设电压vtrm；校正单元23分别耦接第二电压产生单元22、电流镜电路24与第三预设电压vref；电流镜电路24分别耦接第一电压产生单元21、第二电压产生单元22、校正单元23、电压随耦器vf2、输出参考接脚refout与参数设定单元adc；电压随耦器vf2分别耦接电流镜电路24、第三预设电压vref与输出参考接脚refout。

电流镜电路24包括第一电流单元241与第二电流单元242。第一电流单元241用以接收原始电流i0，并由第二电流单元242产生与原始电流i0具有比例关系的镜像电流idrp。第一电流单元241具有第一节点n1、第二节点n2与电阻r1。电阻r1位于第一节点n1与第二节点n2之间。第二电流单元242具有第三节点n3、第四节点n4与内部参数设定单元rdrp。内部参数设定单元rdrp位于第三节点n3与第四节点n4之间。第一节点n1耦接第一电压产生单元21。第二节点n2耦接第三预设电压vref。第三节点n3耦接第二电压产生单元22与校正单元23。第四节点n4耦接校正单元23与误差放大器ea的正输入端+。需说明的是，第二电流单元242产生的镜像电流idrp会依序流经第三节点n3、内部参数设定单元rdrp与第四节点n4，而在内部参数设定单元rdrp上产生一压差vdrp。

在初始期间，当第一电压产生单元21接收到致能信号s1时，第一电压产生单元21依据致能信号s1提供第一预设电压vtrm。当致能信号s1禁能时，第一电压产生单元停止提供第一预设电压vtrm。第一电压产生单元21包括开关单元210与电压随耦器vf1。开关单元210耦接输出电流接脚imon。电压随耦器vf1耦接于第一节点n1与开关单元210之间。

开关单元210包括开关sw1与sw2。开关sw1耦接于输出电流接脚imon与第一电压随耦器vf1的输入端+之间。开关sw2耦接于第一预设电压vtrm与第一电压随耦器vf1的输入端+之间。开关sw1与sw2的运作受控于致能信号s1，以提供第一预设电压vtrm至第一电压随耦器vf1的输入端+。

在初始期间，致能信号s1控制开关sw1关闭并控制开关sw2导通，使得第一预设电压vtrm能输入至第一电压随耦器vf1的输入端+，进而使第一节点n1具有第一预设电压vtrm。

在初始期间，当第二电压产生单元22接收到致能信号s1时，第二电压产生单元22依据致能信号s1提供第二预设电压vtrm，当致能信号s1禁能时，第二电压产生单元22停止提供第二预设电压vtrm。

第二电压产生单元22包括第三开关sw3与第四开关sw4。第三开关sw3耦接于直流转交流电压vdac与第三节点n3之间。第四开关sw4耦接于第二预设电压vtrm与第三节点n3之间。第三开关sw3与第四开关sw4的运作受控于致能信号s1，以提供第二预设电压vtrm至第三节点n3。

在初始期间，致能信号s1控制开关sw3关闭并控制开关sw4导通，使得第二预设电压vtrm能够输入至第三节点n3，而使第三节点n3具有第二预设电压vtrm。

校正单元23用以比较第三预设电压vref与第四节点n4上的参考电压veap，并调整参考电压veap等于第三预设电压vref。校正单元23可包括比较器230与补偿单元232。

比较器230耦接第四节点n4与第三预设电压vref，用以分别接收第四节点n4上的参考电压veap与第三预设电压vref并对两者进行比较，以提供比较结果com至补偿单元232。补偿单元232分别耦接第三节点n3、第四节点n4与比较器230，用以依据比较器230的比较结果com对流经第三节点n3与第四节点n4的镜像电流idrp进行补偿。

补偿单元232包括电流源cs1、开关sw5、电流源cs2与开关sw6。开关sw5耦接于电流源cs1与第三节点n3之间。电流源cs2耦接至接地端。开关sw6耦接于电流源cs2与第四节点n4之间。

补偿单元232依据比较结果com控制开关sw5与sw6的运作，以对流经第三节点n3与第四节点n4的镜像电流idrp进行补偿。当参考电压veap大于第三预设电压vref时，比较结果com控制开关sw5关闭且开关sw6导通，以从第四节点n4抽电流；当参考电压veap小于第三预设电压vref时，比较结果com控制开关sw5导通且开关sw6关闭，以对第三节点n3灌电流。

电压随耦器vf2具有正输出端+、负输入端－与输出端h。电压随耦器vf2的正输入端+耦接第三预设电压vref且负输入端－分别耦接输出端h与第一电流单元241的第二节点n2。

请同时参照图2及图3，在初始期间，第一电压产生单元21提供第一预设电压vtrm至第一节点n1，第二电压产生单元22提供第二预设电压vtrm至第三节点n3，此时电流镜cm的放大倍率k尚未被设定，故预设值为1。

当参考电压veap大于第三预设电压vref时，代表位于第三节点n3与第四节点n4间的内部参数设定单元rdrp上的压差vdrp过高，比较器230的比较结果com控制补偿单元232内的开关sw5关闭且开关sw6导通，以从第四节点n4抽电流而使内部参数设定单元rdrp上的压差vdrp降低；当参考电压veap小于第三预设电压vref时，代表位于第三节点n3与第四节点n4间的内部参数设定单元rdrp上的压差vdrp过低，比较器230的比较结果com控制补偿单元232内的即会控制开关sw5导通且开关sw6关闭，以对第三节点n3灌电流而使内部参数设定单元rdrp上的压差vdrp升高。

请参照图4，图4示出致能信号s1、直流转交流电压vdac、电流输出接脚imon的电压、第三预设电压vref及参考电压veap的时序图。

如图4所示，在时间t1，致能信号s1、直流转交流电压vdac与电流输出接脚imon的电压均会由低准位转变为高准位，而第四节点n4上的参考电压veap亦会由低准位转变为高准位，参考电压veap的准位已超过维持恒定的第三预设电压vref甚多。

由于比较器230的比较结果com为参考电压veap大于第三预设电压vref，因此，补偿单元232会控制开关sw5关闭且开关sw6导通，以从第四节点n4抽电流而使内部参数设定单元rdrp上的压差vdrp降低。

在时间t2，致能信号s1、直流转交流电压vdac与电流输出接脚imon的电压均维持高准位，第四节点n4上的参考电压veap受到补偿单元232从第四节点n4抽电流的影响而降低，但仍高于第三预设电压vref。由于比较器230的比较结果com仍为参考电压veap大于第三预设电压vref，因此，补偿单元232仍会控制开关sw5关闭且开关sw6导通，以再从第四节点n4继续抽电流而使内部参数设定单元rdrp上的压差vdrp进一步降低。

接下来，依此类推，直至比较器230的比较结果com变为第四节点n4上的参考电压veap等于第三预设电压vref，补偿单元232才会停止从第四节点n4抽电流，此时误差率为零。

至于参考电压veap的准位低于过维持恒定的第三预设电压vref的情形也可依此类推，差别仅在于补偿单元232控制开关sw5导通且开关sw6关闭，以对第三节点n3灌电流，故在此不另行赘述。

综上所述，即使电流镜电路24本身有误差而导致其输出的镜像电流idrp过大或过小，通过本发明的电流镜校正电路能够依据参考电压veap与第三预设电压vref的比较结果对镜像电流idrp进行灌电流或抽电流的补偿动作，由以消除电流镜电路24造成的误差，使得镜像电流idrp能趋近于理想值。

依据本发明的另一具体实施例为一种电流镜校正方法。在此实施例中，电流镜校正方法用以校正电流镜电路。电流镜电路耦接脉宽调变控制器的误差放大器。电流镜电路包括第一电流单元与第二电流单元。第一电流单元具有第一节点与第二节点。第二电流单元具有第三节点与第四节点。第四节点耦接误差放大器的输入端。

请参照图4，图4示出此实施例中的电流镜校正方法的流程图。如图4所示，电流镜校正方法可包括下列步骤：

步骤s10：在初始期间，分别提供第一预设电压、第二预设电压与第三预设电压至第一节点、第三节点与第二节点；

步骤s12：当第一电流单元接收到原始电流时，第二电流单元产生与原始电流具有比例关系的镜像电流，且镜像电流流经第三节点与第四节点；以及

步骤s14：比较第三预设电压与第四节点上的参考电压，并调整参考电压等于第三预设电压。

在实际应用中，电流镜电路可包括第一电阻与内部参数设定单元。第一电阻位于第一节点与第二节点之间且内部参数设定单元位于第三节点与第四节点之间。第一预设电压等于第二预设电压。

相较于现有技术，依据本发明的电流镜校正电路及电流镜校正方法于ic初始期间在电流镜电路的输入端(亦即第一电流单元)产生参考电压(亦即第三预设电压vref)与参考电流(亦即原始电流i0)并在电流镜电路的输出端(亦即第二电流单元)产生输出电压(亦即参考电压veap)与输出电流(亦即镜像电流idrp)，并依据输出电压(亦即参考电压veap)与参考电压(亦即第三预设电压vref)的比较结果控制补偿单元中的一组电流源进行抽/灌电流的动作，直至输出电压(亦即参考电压veap)等于参考电压(亦即第三预设电压vref)为止，由以有效消除电流镜电路所造成的误差，避免提供错误的输出电压(亦即参考电压veap)给脉宽调变控制器的误差放大器。